1.2 GIS简介和发展历程

1.2.1 GIS简介

通常，世界上发生的事情都与一个地点相关联。知道某事某物在哪里和它们为什么在那里，这些对于人们做出正确的决定是至关重要的。GIS是一门处理与地理位置有关问题的，能够对地理数据进行采集、存储、管理、分析、表达和共享，帮助人们做出正确决策的技术和科学。

GIS的出现比互联网更早些。1967年，罗杰·汤姆林森（如图1.3所示）为加拿大联邦政府林业和农业发展部开发了世界上第一个可操作的GIS，称为“加拿大地理信息系统”，用于加拿大的土地利用详查、统计和规划。罗杰·汤姆林森（Roger Tomlinson）开发了GIS，并致力于推动GIS方法论的发展，被称为“地理信息系统之父”。

尽管GIS通常用于编制地图，但它的功能远不限于此。GIS具有强大的分析功能，能将很多看似无关的数据以它们共同的地理位置为基础关联起来，并进行综合分析，将那些在电子表格或统计软件包中隐藏的或不容易显示的关系、规律和趋势挖掘出来，以支持人们做出科学决策。GIS可以把现实世界抽象成一系列的空间数据层，如土地利用、高程、图像、街区、道路和商业客户等（GIS地理数据层模型如图1.4所示），GIS可以通过多种方法把这些图层组合起来，绘制出多种专题地图，并对这些图层进行更进一步的分析，从中提取大量有用的信息，解决诸如下面的问题。

1.如果有一场洪水，哪些区域比较危险？

（1）分析方法：可以利用缓冲区分析进行粗略的估计（如距离河边50m），或者用三维立体表面模型进行更准确的分析，还可以结合降水和洪水过程的信息，建立更精确的洪水淹没模型，考虑自然降水量和洪峰过程，动态模拟淹没范围和淹没过程。

（2）应用：政府部门可以根据上面的信息制定有关的政策、进行区域规划和应急管理。例如，哪些区域的洪水危险系数较高，不宜开发为居民区？如果洪水将要暴发，需要优先疏散哪些地方的居民？疏散到哪里？

GIS把现实世界抽象成系列的地理数据层，每一层代表一个专题。这些数据层可以用二维或三维的地图形式显示出来，用于地理分析和模拟，来解决现实世界的问题。

2.哪些客户可能会受到影响？

（1）分析方法：利用GIS的叠加分析功能，保险公司可以对上述洪水淹没区与其客户分布图层进行叠加，从而来确定哪些客户的房子遭受水灾的可能性较大。

（2）应用：保险公司能够对不同地区的用户制定不同的收费标准，也能够预先计算出洪水暴发后可能的理赔总额，以计算投资风险。

3.如果洪灾发生，应如何应对？

（1）分析方法：通过GIS技术可以找到两岸地势较低、人烟稀少的地方作为泄洪区，找出最佳的决堤地点。

（2）应用：政府可以做好预案，紧急救援人员能预先做好准备，以减少损失，挽救生命。

上面只是GIS应用的一个简单例子。自GIS产生以来，GIS行业已经建立了有关数据管理、可视化和空间分析的理论基础，并研发出了丰富的产品，使GIS在城市规划、国土管理、环境保护、市场分析、公共安全和生态系统模拟等多个领域中发挥了重要作用。在这些应用中，GIS的作用远远超出了制图范畴，其丰富的分析功能帮助人们利用空间思维模式，发现事物的隐含关系、空间分布规律和演变趋势，做出智慧的决策。GIS把地理分析引入所有与地理空间因素相关的设计过程中，为地理规划和决策创造出了一套系统的方法论和工具集，能够帮助人们了解、分析和解决当前世界上的诸多问题。过去几十年中，GIS的发展和运用使很多领域受益匪浅。万维网的出现更是给GIS提供了更广阔的舞台，让GIS走向更多行业，走进千家万户。

GIS地理分析及应用如图1.5所示。